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GPS/GNSS de précision centimétrique - RTK expliqué

Introduction au GPS/GNSS au niveau centimétrique

Pensez au récepteur GPS/GNSS de votre téléphone portable ou de votre voiture : c'est ce qu'on appelle le récepteur GPS Standard (ou GNSS*). Les récepteurs GNSS standard disponibles sur le marché aujourd'hui ont une précision comprise entre 2 et 10 mètres, et uniquement dans des conditions extérieures. Cette précision dépend de la qualité du fabricant du récepteur GPS, et si la vue du ciel n'est bloquée par aucun objet ou bâtiment. Dans des conditions parfaites, le mieux que vous puissiez obtenir est une précision absolue d'environ 2 mètres.

*GNSS signifie Global Navigation Satellite Systems, et c'est un mot qui inclut non seulement le GPS mais également d'autres systèmes de positionnement par satellite comme GLONASS, BEIDOU, Galileo, QZSS…

Fait intéressant, si nous prenons 2 récepteurs GNSS et les plaçons l'un à côté de l'autre dans un champ ouvert, les deux auront la même erreur de 2 mètres mentionnée ci-dessus, et dans la même direction ! Cette erreur est connue sous le nom d'erreur GNSS standard. Grâce à cette particularité, il est possible de calculer avec une précision de 1 centimètre la distance relative entre eux. Nous avons donc toujours une erreur absolue de 2 mètres, mais une précision relative de seulement 1 centimètre.

Imaginez maintenant que nous installons l'un des deux récepteurs GNSS à un emplacement fixe connu avec une précision centimétrique. Nous avons maintenant à la fois une précision absolue de 1 centimètre et une précision relative de 1 centimètre dans la seconde unité ! Découvrez cette très bonne vidéo de 2 minutes introduction à la position centimétrique de u-blox.

Mais cette technique n'est pas nouvelle. Il s'agit d'une technologie très ancienne appelée GNSS Différentiel ou RTK GNSS (Real-Time Kinematic), et depuis plus de 20 ans elle permet aux applications civiles d'avoir une précision de 1 centimètre (position RTK). Dans la formulation RTK, l'unité statique est appelée « Station de base » et l'unité mobile est appelée «Rover ».

"Alors, quoi de neuf? J'ai aussi entendu dire que c'était une technologie très coûteuse et qu'il fallait suivre une formation pour bien l'utiliser ? »
"Plus maintenant :)"

At ArduSimple nous essayons de rendre la technologie GNSS RTK simple, abordable et accessible à tous. Avec une série de kits de démarrage, de tutoriels et de produits OEM, nous permettons à nos clients de :

  • Testez la technologie et croyez qu'il est possible d'atteindre une précision centimétrique à un coût abordable.
  • Accélérez leurs projets et produits, grâce à nos cartes de développement plug and play et nos kits de démarrage.
  • Créez des produits et des solutions, grâce à notre accompagnement, nos services clés en main et nos produits OEM pré-configurés.

« Alors, comment puis-je commencer ? »

Le récepteur GNSS RTK

Nous avons d'abord besoin d'un récepteur GNSS capable de calculer les positions RTK, comme simpleRTK2B. Un récepteur GNSS standard n'a pas assez de puissance de calcul pour le RTK.

Deuxièmement, nous avons besoin d'une très bonne antenne GNSS, comme simpleANT2B. Nous ne pouvons pas utiliser une antenne GNSS traditionnelle « bon marché », car nous devons recevoir un signal de haute qualité pour pouvoir réellement mesurer les erreurs GNSS. De plus, nous devons oublier d'utiliser le RTK GNSS dans notre poche ou à côté de la fenêtre : le RTK GNSS ne fonctionne qu'avec une vue dégagée du ciel. L'installation de l'antenne devient également un sujet important. Nous vous recommandons de consulter notre Guide d'installation des antennes RTK GNSS.

Maintenant que nous connaissons les 2 éléments de base d'un récepteur RTK, vous savez aussi pourquoi nous avons lancé notre Kit de démarrage de base:

À moins que nous n'ayons une station de base RTK dans votre région, nous aurons en fait besoin de 2 ensembles de récepteur RTK + antenne RTK, donc l'un des ensembles peut être utilisé comme « Station de base » et le second comme « Station de base ».Rover». Cela nous amène au sujet des corrections RTK.

Corrections RTK

Les corrections RTK sont les informations envoyées par la « Station de base » au «Rover", alors le "Rover"Peut calculer sa position avec un niveau centimétrique. Le langage/protocole utilisé pour envoyer ces informations est appelé RTCM. Parfois, vous lirez des informations sur les corrections RTK et les corrections RTCM, c'est fondamentalement la même chose. Afin de calculer cette position RTK, les deux récepteurs doivent voir plus ou moins les mêmes satellites. Pour cette raison, les corrections RTCM ne sont valables que jusqu'à une distance de 35 km de la station de base (certains disent 25 km, d'autres 50 km, le nombre exact dépendra de la qualité de l'antenne et du récepteur). Il est également utile de savoir que les corrections d'une station de base peuvent être utilisées par autant de stations de base. rovers autant que possible, à condition qu'ils se trouvent dans cette portée de 35 km de la station de base. Ce serait un multirover installer.

Que se passe-t-il lorsque vous dépassez ces 35 km depuis la station de base ? Qu'il n'est plus possible d'avoir une précision de 1 centimètre et que la précision se dégrade très rapidement à 2 mètres standard.

Envoi de corrections RTK

Les corrections RTCM/RTK sont généralement envoyées une fois par seconde. Et peut être envoyé via une communication série filaire, une liaison sans fil ou un réseau IP. Vérifions les différences plus en détail.

Câble

Pour les unités très proches les unes des autres, nous pouvons utiliser des câbles pour les connecter. Un port série (TTL, RS232) suffit.

Sans-fil

Pour couvrir de plus longues distances, nous aurons besoin d’une communication série sans fil. Pour cette raison, nous avons ajouté une prise (nous l'appelons prise XBee) à nos récepteurs RTK, ajoutant ainsi une communication filaire ou sans fil entre la base et rover serait une tâche presque plug-and-play.

Pour le rendre encore plus simple, nous avons développé quelques kits de démarrage pour tester cette configuration :

MR, LR et XLR radio les liaisons nécessitent une ligne de vue RF entre la base et rover pour que cela fonctionne. Jettes un coup d'oeil à notre article sur la ligne de visée visuelle par rapport à la ligne de visée RF pour comprendre ce concept.

Si vous rencontrez des problèmes pour garantir la visibilité directe entre la base et le rovers, consultez cet article : Fonctionnalité débloquée : utilisez votre LR/XLR radio comme répéteur. Mais vous verrez que les répéteurs ont également certaines limites, ou si vous avez besoin de plusieurs stations de base, ce type de radio la technologie n'est pas pour vous. Dans ce cas, ou si vous disposez simplement d'un accès IP disponible à la fois dans la base et dans rover emplacements (Internet ou réseau local), les corrections RTK peuvent également être envoyées via une communication IP.

Via un réseau IP

Dans de nombreux cas, un réseau IP est disponible (WiFi, Ethernet, 4G). Pour ce cas, un protocole a été développé pour distribuer les corrections RTK, appelé NTRIP. Nous y reviendrons plus en détail dans la section suivante.

Qu'est-ce que NTRIP ?

NTRIP est un langage/protocole permettant de distribuer des corrections RTK sur des paquets IP de données Internet/réseau local. Cela permet d'étendre les réseaux RTK avec des bases infinies et des rovers. Un réseau avec plusieurs appareils NTRIP s'appelle un réseau NTRIP. Il y a 3 éléments possibles dans un réseau NTRIP :

  • NTRIP caster. C'est un serveur qui collecte les corrections RTK d'une ou plusieurs stations de base et les répartit entre Rovers.
  • Serveur NTRIP. Il s'agit d'une seule station de base RTK physique. Son rôle est d'envoyer les corrections RTK vers un NTRIP Caster, alors le Caster peut les distribuer à d’autres clients. Dans les réseaux ne comportant qu'une seule station de base, il est assez courant d'avoir un serveur NTRIP+caster ensemble. Dans ce cas seulement le caster la fonction est configurée.
  • Client NTRIP. Un récepteur RTK qui souhaite recevoir des corrections RTK. RTK RoverLes s sont des clients NTRIP.

Réseau NTRIP

Notre simpleRTK2B les cartes n'ont pas d'interfaces IP (Ethernet, wifi, etc.) et ne comprennent pas le protocole NTRIP. Ils ont besoin de quelqu'un de l'extérieur pour passer de NTRIP à RTCM et vice-versa. Pour cette raison, nous avons développé une série d'accessoires pour activer NTRIP dans nos cartes :

  • Bluetooth: connectez votre simpleRTK2B embarquez sur votre téléphone mobile via Bluetooth. Votre téléphone peut désormais faire office de client NTRIP (mais aussi de serveur ou caster).

Bluetooth NTRIP

  • WiFi: avec un réseau WiFi disponible dans votre région, branchez le WiFi NTRIP Master accessoire et utilisez votre carte comme client NTRIP (mais aussi comme serveur ou même serveur+caster).

Wi-Fi NTRIP

  • Client NTRIP 4G: laissez votre simpleRTK2B board devenez un client NTRIP partout où il y a une couverture cellulaire.

NTRIP 4G

Alternativement, vous pouvez également connecter votre simpleRTK2B carte à un PC ou à un téléphone mobile via USB et utilisez une application sur votre PC ou téléphone mobile pour effectuer cette conversion. Consultez notre tutoriel pour apprendre à se connecter à un NTRIP caster.

Services de correction RTK

Dans certains pays, les autorités locales ont déjà installé un réseau de stations de base avec leurs serveurs NTRIP correspondants, et offrent l'accès à un NTRIP caster gratuitement avec une couverture presque nationale. Dans ces cas, seul un processus d’enregistrement de base est généralement requis. Nous avons préparé une base de données de services pour chaque pays pour vous faciliter la vie : Services de correction RTK dans votre pays.

Si vous avez la chance d'avoir un service de correction RTK dans votre région, vous faites partie des chanceux qui ont besoin de min.imum configuré pour utiliser RTK. Vous avez seulement besoin de notre Kit de démarrage de base et un PC et connectez-vous à l'un des NTRIP ci-dessus Casters, suite à notre tutoriel sur la façon de se connecter à un NTRIP caster.

Il existe également des services de correction RTK payants, dans certains pays à des prix raisonnables, dans d'autres à des prix très élevés.

Nous espérons que cela vous a aidé à mieux comprendre ce que nous faisons et ce dont vous avez besoin pour commencer à utiliser RTK. Si vous souhaitez en savoir plus, vous pourriez être intéressé à consulter notre tutoriels. Si vous n'avez pas trouvé ce que vous cherchiez et que vous avez encore des questions, n'hésitez pas à nous contacter, nous répondons toujours !

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